ZooKeeper 是一个由 Apache 开源的分布式协调服务，专门为分布式系统提供高效、可靠的协同管理功能。它通过简单的接口和高效的设计，帮助开发者解决分布式环境中的常见问题，如配置管理、服务注册与发现、分布式锁、集群选举等。
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### 核心概念与功能
1. 数据模型（Znode）
ZooKeeper 的数据结构类似文件系统的树形目录，每个节点称为 Znode。Znode 可以存储少量数据（默认不超过 1MB），并分为两种类型：
- 持久节点：手动创建和删除，长期存在。
- 临时节点：与客户端会话绑定，会话结束自动删除（常用于服务注册）。
- 顺序节点：节点名自动附加全局唯一递增序号（如 `/lock-0000000001`）。
2. Watcher 监听机制
客户端可以监听 Znode 的变化（如数据更新、子节点增减），当事件触发时，ZooKeeper 会实时通知客户端，实现分布式系统的动态感知。
3. 一致性保证
ZooKeeper 基于 ZAB 协议（ZooKeeper Atomic Broadcast），确保集群中所有节点的数据强一致性：
- 所有写操作由 Leader 节点协调，通过多数节点（Quorum）确认后生效。
- 读操作可直接从任意节点获取数据，保证高吞吐。
4. 高可用性
ZooKeeper 集群通常由多个节点（建议奇数个，如 3、5 个）组成，只要半数以上节点存活，服务即可正常运行。
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### 典型应用场景
1. 配置管理
将系统的配置信息（如数据库地址）存储在 Znode 中，所有服务监听该节点，配置变更时自动同步。
2. 分布式锁
通过创建临时顺序节点实现排他锁或共享锁，协调多进程对共享资源的访问。
3. 服务注册与发现
服务启动时注册为临时节点，宕机时自动移除。客户端通过监听节点列表动态发现可用服务。
4. 领导者选举（Leader Election）
在集群中通过竞争创建临时节点，成功创建的节点成为 Leader，其他节点作为 Follower 并监听 Leader 状态。
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### 优势与特点
- 简单易用：提供类似文件系统的 API（如 `create`, `delete`, `exists`）。
- 高可靠性：数据持久化到磁盘，通过集群保证高可用。
- 顺序一致性：所有操作按全局顺序执行。
- 轻量高效：适用于高频率读、低频率写的场景。
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### 常见使用案例
- Apache Kafka：依赖 ZooKeeper 管理 Broker 元数据、Topic 配置和消费者组。
- Hadoop/HBase：用于集群协调、主节点选举。
- Dubbo：作为注册中心管理服务提供者与消费者。
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### 总结
ZooKeeper 是分布式系统的“基石”，通过统一的协调服务简化了复杂分布式逻辑的实现。尽管后来出现了 Etcd、Consul 等替代方案，ZooKeeper 仍因其成熟稳定被广泛应用于大型系统中。
